tRNA與氨基酸結(jié)合的酶稱為氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase，aaRS）。這類酶負(fù)責(zé)將特定氨基酸連接到對應(yīng)的tRNA分子上，形成氨酰-tRNA，這是蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵步驟，確保遺傳密碼翻譯的精確性。

每種氨酰-tRNA合成酶專一性識別一種氨基酸和對應(yīng)的tRNA。首先，酶通過活性位點(diǎn)結(jié)合氨基酸和ATP，催化氨基酸與ATP反應(yīng)生成氨酰-AMP（中間產(chǎn)物），并釋放焦磷酸（PPi）。

隨后，酶將氨?；鶑陌滨?AMP轉(zhuǎn)移到對應(yīng)tRNA的3'末端腺苷酸（A76）的羥基上，形成氨酰-tRNA，并釋放AMP。不同類別的aaRS可能將氨基酸連接到tRNA的2'-羥基或3'-羥基，但最終均通過異構(gòu)化穩(wěn)定在3'端。

氨酰-tRNA合成酶分為I類和II類兩大家族，二者在結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)制及tRNA結(jié)合方式上存在差異：

兩類酶均具有高度保守的催化結(jié)構(gòu)域，并通過附加結(jié)構(gòu)域（如寡肽結(jié)合域）增強(qiáng)底物特異性。

酶通過活性位點(diǎn)的精確空間結(jié)構(gòu)區(qū)分相似氨基酸（如異亮氨酸與纈氨酸）。部分酶還具有編校活性（editing activity），通過水解錯誤連接的氨基酸-tRNA確保準(zhǔn)確性。例如，異亮氨酰-tRNA合成酶通過CP1結(jié)構(gòu)域水解誤結(jié)合的纈氨酸。

酶通過識別tRNA的反密碼子環(huán)、受體莖或可變環(huán)等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)配對。某些情況下，單個核苷酸的差異即可決定結(jié)合特異性（如丙氨酸t(yī)RNA的G3-U70堿基對）。

氨酰-tRNA合成酶的精確性直接決定翻譯的保真性。若氨基酸與tRNA錯誤匹配，可導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能異常甚至細(xì)胞死亡。

某些aaRS的突變與神經(jīng)退行性疾病

（如Charcot-Marie-Tooth?。?、自身免疫疾病相關(guān)。此外，這類酶可作為抗生素的靶點(diǎn)（如莫匹羅星抑制細(xì)菌異亮氨酰-tRNA合成酶）。

氨酰-tRNA合成酶通過底物識別、催化活化和質(zhì)量控制機(jī)制，確保每種氨基酸與對應(yīng)tRNA的精準(zhǔn)結(jié)合。其功能缺陷或異?？赡芤l(fā)嚴(yán)重病理后果，而對其作用機(jī)制的深入研究為藥物開發(fā)提供了重要方向。

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